Lachnellula willkommi / Larix decidua polonica / inoculation / clonal variability / resistance / canker Résumé - Quarante clones de Larix decidua originaires du centre de la Pologne ont
Trang 1Article original
Luc E Pâques Giberte Sylvestre-Guinot Claude Delatour
a Station d’amélioration des arbres forestiers, Inra, centre d’Orléans, 45160 Olivet, France
b Laboratoire de pathologie forestière, Inra, centre de Nancy, 54280 Champenoux, France
(Reçu le 9 janvier 1998 ; accepté le 19 aỏt 1998)
Abstract - Genetic variation among clones of Larix decidua polonica for resistance to Lachnellula willkommii Forty clones of
European larch selected from four native stands in the Blizyn region (central Poland) were tested for resistance to Lachnellulla
willkommii In spring 1991, artificial inoculation (mycelium on sorghum straw inserted into a hole drilled in twigs) was conducted in three French sites (Orléans, Peyrat-le-Château and Cendrieux) Each clone represented by between 3 to 15 11-year-old ramets
received between 20 to 40 inoculations The development of larch canker symptoms (bark necrosis, pathogenic resins, fructification)
was observed for three growing seasons The overall infection rate (Ti, defined as the proportion of inoculation points showing at
least one of the symptoms) varied from 10 to 30 % according to the site This confirms the rather weak to moderate susceptibility to
canker of the polonica race and reveals a strong site effect on the infection success and further development A broad clonal
variabili-ty is shown (worthy of mention is the absence of an immune clone) together with a sufficiently high level of genetic control (h
0.53-0.66 for Ti) for the selection of clones for resistance to be conducted efficiently Nevertheless, two main factors somewhat limit the scope of this study : i) the instability of ranking of clones over sites and ii) a large within-clone variability Progress in the
experi-mental use of this artificial inoculation technique is expected from a better understanding of the host-pathogen interaction process In
particular are suggested : i) the definition of optimal ecological conditions for the pathogen expression (for the choice of the
experi-mental site) and ii) a limitation of undesirable experimental noises - e.g it is hypothesised that the vigour of the inoculated twig can
influence the infection success, in which case the standardisation of twig size is necessary (© Inra/Elsevier, Paris.)
Lachnellula willkommi / Larix decidua polonica / inoculation / clonal variability / resistance / canker
Résumé - Quarante clones de Larix decidua originaires du centre de la Pologne ont été inoculés dans trois sites français (Orléans, Peyrat-le-Chateau, Cendrieux) avec un isolat de Gachnellula willkommii au printemps 1991 Chaque clone représenté par 3 à
15 ramets âgés de 11 ans, a reçu 20 à 40 inoculations Les symptơmes ont été suivis pendant trois saisons de végétation Le taux
général d’infection obtenu a varié de 10 à 30 % selon les sites, confirmant une sensibilité faible à modérée de la race « polonica »
étudiée et révélant un effet marqué du site sur la réussite et le déroulement de l’infection Une forte variabilité clonale (à noter
l’absence de clone immun) est mise en évidence ainsi qu’un contrơle génétique non négligeable de la résistance au niveau des moyennes clonales, mais le classement des clones varie selon les sites La variabilité résiduelle (intraclonale) forte, due aux effets du milieu reste un obstacle à la réalisation de tests à portée générale Des progrès sont attendus d’une meilleure connaissance de l’inté-raction hơte-parasite, en particulier par la définition des conditions optimales d’expression de la maladie (en particulier pour le choix
du site expérimental) et d’autre part par une réduction des bruits de fond liés à l’expérimentation (par exemple homogénéisation de la taille des organes inoculés) (© Inra/Elsevier, Paris.)
Lachnellula willkommii / Larix decidua polouica / inoculation / variabilité clonale / résistance / chancre
*
Correspondance et tirés à part
paques@orleans.Inra.fr
Trang 21 INTRODUCTION
(Alpes) a été largement compromise en Europe
prove-nances alpines mal adaptées pour les reboisements de
plaine Dans ces conditions écologiques, il est souvent
(Hartig) Dennis, une des maladies les plus
domma-geables pour le mélèze [21].
populations alpines sont plus sensibles à la maladie que
celles d’Europe centrale : Sudètes (L sudetica) et Centre
Pologne (L polonica) [16].
Pologne, ces résultats ont incité les améliorateurs à
France par l’Inra gère plusieurs centaines de clones de
qu’aucune population n’apparaît totalement résistante :
qu’à la suite d’inoculations artificielles [20].
Le développement d’une méthode d’inoculation du
parasite et la définition de ses conditions d’utilisation
[19] nous ont incités à envisager de tester
systématique-ment par voie d’inoculation tous les clones des
L’objectif principal du présent travail a donc été de
diffé-rents clones du mélèze d’Europe polonica, réputé le plus
l’éli-mination sélective des clones les moins intéressants du
point de vue de la résistance Directement lié au
précé-dent, un second objectif, a été d’estimer la stabilité du
comportement de l’hôte vis-à-vis du parasite En effet,
écolo-gique et la sylviculture exercent une influence marquée
sur l’expression de la maladie [3, 8, 16, 22, 23] Pour
com-parativement le comportement du matériel végétal dans
2 MATÉRIEL ET MÉTHODES
Quarante clones de mélèze d’Europe (Larix decidua Mill.) originaires des collines de Ste-Croix (entre Kielce
et Radom dans le Centre de la Pologne) ont été utilisés,
s’agit de 40 arbres « plus » sélectionnés
phénotypique-ment par l’Institut de recherches forestières de Varsovie (IBL) pour leur forte croissance et la bonne forme de
leur tige Ces arbres proviennent de quatre peuplements
voisins, réputés autochtones : Jastrzebia (Blizyn) : clones
243 à 253, Swinia Gora (Blizyn) : clones 254 à 268,
Wilczy Bor (Skarzysko Blizyn) : clones 269 à 270 et
des arbres forestiers de l’Inra
(Haute Vienne) et Cendrieux (Dordogne) Chaque clone
y est représenté par 3 à 15 ramets Les conditions
écolo-giques très contrastées de ces trois sites faisait de ces
collections un matériel intéressant pour étudier les
570 et 200 m ; précipitation annuelle moyenne : 620,
mini-mum-maximum : 6,2-14,9, 3,4-14,6 et 5,9-17,3 °C).
2.2.1 Inoculum
chancre naturel de L decidua de l’Arboretum d’Amance
(54) Depuis sa première obtention en 1987, elle a été
succes-sives ; elle a été utilisée dans nos expériences antérieures [18, 19] Dans la présente expérience, l’isolat ré-obtenu
2.2.2 Les inoculations
ino-culum mycélien (paille de sorgho) appliqué sur une
bles-sure (perforation radiale de 1 mm de diamètre) selon la
ont été pratiquées sans désinfection préalable des
rameaux Les rameaux inoculés étaient tous âgés de
Trang 3toujours supérieur
Chaque rameau inoculé a reçu également une blessure
inoculée, distante de 7-10 cm de celle-ci Du fait du
grand nombre de rameaux inoculés, leur diamètre initial
répertoriés individuellement (1560 blessures inoculées à
Orléans, 1520 à Peyrat et 760 à Cendrieux, comprenant
22 respectivement).
2.3 Observations
juillet 93 à Orléans, octobre 92 à Peyrat, juillet 92 et aỏt
Peyrat, l’essai y ayant été interrompu après deux saisons
de végétation (oct 92, 18 mois) En effet, l’on craignait
rameaux inoculés a été mesuré; la partie mesurée a été
l’inoculation, mais non déformée par le chancre
Les critères pris en compte pour évaluer l’infection
(symptơmes : présence/absence) ont été les mêmes que
ceux définis antérieurement par Sylvestre-Guinot et
Delatour [20] à savoir : pour la présence du
conidifères) et les fructifications parfaites (apothécies) ;
L’importance de la nécrose d’écorce a été aussi prise
en compte par mesure de la longueur totale de la
Nous définissons le taux de présence d’un critère
la disparition accidentelle de certaines d’entre elles De
façon plus globale, les inoculations jugées réussies ont
Compte tenu des résultats antérieurs obtenus en matière
de jugement des inoculations [20], il n’a pas été pratiqué
Analyses statistiques génétiques
mala-die entre les trois sites expérimentaux, c’est tous ramets
taux d’infection a été considérée
Pour l’étude des performances clonales, les analyses
avons régularisé les effectifs en éliminant les résultats
qui portaient sur un nombre trop faible de points lus par
ramet (inférieur à 6) L’expérience conduite selon un
analysée par analyse de variance en considérant seul le
L’importance de la ceinturation, la longueur de la
dépression ainsi que le diamètre du rameau ont été
sont présentés.
le niveau de répétabilité des observations :
au sens strict
clones) a été estimée selon
avec σ= σ = variance génétique = variance clonale ;
σ= variance phénotypique au niveau moyenne
de clones ;
σ = variance résiduelle (variance environnem-entale) ;
sui-vant [9].
Pour étudier la stabilité des performances clonales
dans le temps et dans l’espace, outre le coefficient de
rang de Spearman, nous avons utilisé le test statistique
non paramétrique de stabilité (S4) de Hühn [7] pour
des rangs des clones classés dans chaque site est calculée
et testée par rapport à une distribution χ En cas de rejet
Trang 4l’hypothèse (stabilité phénotypique),
Pour le site de Cendrieux, des dégâts importants liés
au vent (bris de rameaux) ont réduit exagérément le
lec-ture, limitant sérieusement la précision sur ce niveau
pour ce site Par contre, le nombre de points observés par
déroule-ment de la maladie et celle de la stabilité des clones entre
3 RÉSULTATS
symptômes ; les blessures se sont cicatrisées rapidement
sans produire d’exsudation persistante de résine
La présence de symptômes, notée vers la fin de la 2e
(soit 10 % des clones) et trois à Cendrieux, différents des
précédents (soit 9 %).
cependant relativement modeste, n’atteignant qu’environ
Peyrat (tableau II) Le taux moyen d’infection par clone
dépassé 50 % Par ailleurs, aucune évolution importante
obser-vée entre la seconde et la troisième année de végétation,
indiquant une stabilisation de la situation dès la 2saison
de végétation.
Caractéristiques
chez les infections jugées réussies
L’observation des différentes manifestations de la
développement de nécrose dans l’écorce Cette nécrose
pathologique de résine À Peyrat toutefois, la résine
de résine sèche laissait à penser qu’elle avait concerné,
plus tôt en saison, 80 % des inoculations jugées réussies
également chez la plupart des inoculations réussies
Lorsque les fructifications étaient présentes, il y avait des apothécies dans 95-100 % des cas à 15-18 mois
des cas L’apparition des fructifications a cependant été
plus précoce à Peyrat (18 mois : 82 %) qu’à Orléans
Par comparaison, l’évolution observée à Cendrieux a
été assez différente Une forte manifestation résinique
les cas précédents étaient toujours liées à la présence
fréquentes que dans les deux sites précédents (68 % des
com-plets (nécrose + résine fraîche + fructifications) dans
rameaux inoculés s’est élevée à 10 % à Orléans au bout
Trang 5cumulée, (moins
Cendrieux).
végé-tation, ont montré faible variabilité La nécrose
cein-généralement
Trang 6qui plus
rence des rameaux après 15 mois (ceinturation : 57 %)
dépassaient les trois quarts au bout de 27 mois et leur
Le suivi des manifestations pathologiques montre que
par comparaison avec ce qui a été observé à Peyrat et à
Orléans, le déroulement de la maladie a eu lieu de façon
taux de nécrose à Orléans et à Peyrat, et qu’il l’est
3.2 Performances clonales
3.2.1 Variabilité clonale
Pour tous les symptômes étudiés, mais
particulière-ment pour le taux d’infection et la fréquence de nécrose,
l’amplitude clonale est très large, en particulier sur le site
génétique À Peyrat, l’amplitude observée est plus
limi-tée puisque pratiquement réduite de moitié par rapport à
Orléans
(α = 0,001) entre clones sont mises en évidence pour
tous les caractères à Orléans (F> 2.8***) À Peyrat,
taux de signification plus faible qu’à Orléans (F 37, 123
compris entre 1,6 et 2,1, significatif respectivement au
seuil de 5 et 1 %).
Cependant, une forte variabilité subsiste entre ramets
fréquence de résine fraîche à Peyrat, amplitude = 8,3 %)
dépasse même 25 % pour le taux d’infection et de
0,12 à 0,43 (tableau IV) : t est en fait une mesure du
comme des observations multiples d’un même caractère
sur un clone donné La répétabilité est pour tous les
de la maladie
Comme mentionné précédemment, les fréquences moyennes des divers symptômes changent peu entre 15
périodes peut être considérée comme bonne : les
de 0) sont de 0,82 pour la fréquence de fructification, 0,64 pour le taux d’infection et la fréquence de nécrose
peut donc admettre que les mêmes mécanismes géné-tiques sont en jeu pour les deux périodes.
Compte tenu de la nature du matériel, il est
géné-tique des caractères étudiés Cependant, l’examen des
modé-ré à 15-18 mois sur les deux sites d’Orléans et de Peyrat
et pour tous les caractères (< 0,34) Il s’améliore
(héritabilité au sens large) La sélection porte en effet
généralement sur des clones et non sur des individus (ramets), ce qui la rend plus efficace Ces héritabilités
géné-tique moyen (0,59) à 15 mois à Orléans, pour le taux
redondant, cf tableau III), un peu plus faible pour la
fré-quence de résine mais surtout pour la fréquence des
Trang 7Peyrat Pour tous les symptômes, les niveaux
27 mois).
inté-ressantes à considérer que dans le cas d’une diffusion
des clones par voie végétative, ce qui est au moins le cas
intraclas-se t est plus intéressant à considérer La limite supérieure
de l’héritabilité au sens strict est alors fixée par t.
3.2.3 Stabilité clonale inter-sites
mala-die déjà évoqué plus haut, il est intéressant de vérifier
trois sites
(hormis pour le taux de nécrose entre Orléans et
Cendrieux, r S= 0,37*) n’est mise en évidence (r< 0,31
ns) entre rangs des clones sur les trois sites, ce qui laisse
Hühn [7] Pour les quatre caractères étudiés, le test
montre en effet une inégalité de stabilité entre clones sur
les trois sites : S4 = 56,2, 60,2, 60,0 et 61,5 > χ 2 0,05, 32
ddl pour le taux d’infection, les fréquences de nécrose,
taux d’infection, 250, 252, 260, 265, 268 et 275, pour la
fréquence de nécrose, 250, 257, 261, 271 et 275, pour la
fréquence de résine et 244, 249, 250, 251, 268 et 275
4 DISCUSSION
quatre points principaux.
polonica vis-à-vis du L willkommii
Le taux d’infection mis en évidence dans les trois
Sylvestre et al [ 19] chez une provenance de mélèze
d’Europe des Alpes françaises avec la même méthode
partir d’un échantillon de clones représentatifs, apparaît
Sylvestre et Delatour [20] par recours à une méthode
d’inoculation de même type, mais moins bien normalisée (blessure au scalpel inoculée avec du mycelium sur
sup-port d’agar) et à partir de six individus seulement Ils
4 ans après l’inoculation, les trois populations testées
(Alpes, Sudètes et Centre Pologne) se comportaient
apparu réfractaire aux inoculations : la provenance alpine
à l’opposé de la provenance du Centre Pologne,
Ce bon comportement des clones de mélèze d’Europe polonica testés pourrait résulter de leur mode de
exemple porteur de chancre, est en principe écarté Les
comportement exact de l’ensemble de la population d’origine, bien que l’incidence de la maladie y soit
exemple sur un site expérimental des Beskides très pro-pice à la maladie, des taux d’infection inférieurs à 8 %
de 50 %
ceux obtenus en situations d’infection naturelle dans les
tests de provenances [16] et confirment aussi l’intérêt qui
est porté à cette race de mélèze d’Europe dans les
Trang 84.2 Variabilité clonale forte et niveau
variabili-té très forte entre clones est mise en évidence pour tous
que le site d’expérimentation apparaỵt plus propice au
développement du pathogène, ce qui est à l’évidence le
Parallèlement, le niveau de contrơle génétique est
cohé-rent entre les sites d’Orléans et de Peyrat Avec des
clones, l’héritabilité apparaỵt modérée pour le taux
d’infection, comparée aux niveaux observés dans
pouvoir être comparé à des résultats similaires sur
étude apparaỵt équivalent ou supérieur aux niveaux
et 0,27 que l’on peut comparer à ceux obtenus dans cette
géné-tique apparaỵt cependant suffisant pour assurer par
5 % et jusqu’à 30 % pour un taux de sélection de 1 %
4.3 Fort effet du milieu
et instabilité clonale inter-sites
1 le coefficient de corrélation intraclasse représente dans ce cas
l’héritabilité au sens strict (h ) si l’on fait l’hypothèse de
d’effet
Cendrieux) Plus grave apparemment dans ses
consé-quences serait la forte interaction mise en évidence entre
le comportement des clones vis-à-vis du parasite et les
Le problème majeur posé par ces résultats semble
donc être lié aux sites L’influence des conditions
écolo-giques (sol, climat) sur le déroulement des maladies en
patholo-gie Dans le cas par exemple du chancre à Hypoxylon
mammatum de Populus tremuloides, il a été montré que
aucune expérimentation d’inoculation concernant des
connais-sance, utilisant un même isolat d’un parasite donné,
appliqué dans différents sites La comparaison d’un
soumettant à l’infection naturelle La comparaison des
abie-tina.; la plus grande sensibilité de semis de Pinus
sylves-tris inoculés, comparée à celle du P contorta, est
contraire à ce qui est observé en plantations
compara-tives; à l’appui de cette discordance l’auteur évoque
Dans notre cas, il serait en particulier intéressant de
pouvoir définir des critères de choix du site expérimental
qui présenterait les meilleures conditions en vue d’une
hơte-parasi-te L’aspect optimal recherché sous-entend l’obtention
d’un taux d’infection suffisant et une expression la plus
large possible de la variabilité clonale Cette condition
mala-die comme l’est la population polonica.
À cet égard, le site d’Orléans est clairement apparu
comme celui ó la maladie se développe le mieux et le
plus complètement et ó une variabilité clonale
s’expri-me le plus largement Par comparaison, le site de Peyrat
Cendrieux, malgré une incidence relativement
importan-te de la maladie, il est à craindre que les résultats obtenus soient peu fiables du fait d’une expression peu typique
Trang 9n’y malheureusement pas de raisons évidentes à
pathogène dans l’hôte et certains critères écologiques
pouvant les influencer Sylvestre-Guinot et Delatour [20]
ont par exemple clairement montré que la saison
du pathogène En conditions naturelles, Bürgi [3] a établi
proprement dite de l’hôte Les données dont nous
dispo-sons sont insuffisantes pour étudier les facteurs
écolo-giques déterminants d’autant que les effets éventuels de
arbres inoculés, différent suivant les sites
pourraient par ailleurs être à l’origine des fortes
un poids exagéré dans le cadre de la présente étude
intraclasse, la répétabilité de la manifestation des
symp-tômes entre ramets est peu élevée (t compris à 15-18
mois, entre 0,22 et 0,34 à Orléans et entre 0,12 et 0,21 à
Peyrat) Elle est cependant nettement supérieure à celle
du pin maritime (t < 0,14).
augmen-tent exagérément la variance résiduelle (variance
génétique Deux sources principales de perturbation
sché-ma expérimental et en particulier la taille de
l’échantillon ; la seconde repose sur l’hypothèse d’une
4.4.1 Taille de l’échantillon
ramet et donc par clone Le choix du premier était fixé
D’après l’étude de Muranty et al [12] à partir de
(Larix x eurolepis), six à huit ramets par clone sont
part, comme le montrent plusieurs auteurs [15], plus le
trop faibles, en particulier compte tenu des niveaux
utili-sés pour évaluer la sensibilité au L willkommii
d’inoculation) nécessaires pour d’une part éviter une erreur donnée sur une proportion et d’autre part pour
mettre en évidence une différence donnée entre deux
proportions Ainsi, avec les effectifs par clone
du taux d’infection (10 % et 30 %) l’erreur commise sur
15 % respectivement En outre, pour mettre en évidence
Statistiquement, une augmentation sensible de la
pro-portion moyenne (dans notre cas du taux d’infection
moyen > 70 %) permettrait de travailler avec des
biologique de la population-hôte testée et d’autre part, il
aujourd’hui des conditions expérimentales plus
le seul moyen actuellement disponible pour répondre à
cette contrainte d’effectifs serait de travailler sur un
vers l’âge de 5-6 ans, un ramet peut héberger environ 15
points d’inoculation et 15 à 25 ramets seraient donc nécessaires; mais si l’on voulait utiliser des sujets plus
jeunes, des ramets de 2-3 ans par exemple qui ne
Trang 10peu-vent héberger que trois à quatre inoculations seulement,
sur le degré d’infection
au cours de son développement d’une part, et d’autre
part le niveau de répétabilité faible à modéré observé
entre les réponses des ramets d’un même clone, laissent
pourraient influencer le degré d’infection, comme cela a
déjà été suggéré lors d’études précédentes [20].
vigueur des rameaux (en terme d’accroissement en
dia-mètre) sur le succès et le développement de l’infection, il
nous a semblé intéressant de tester cette hypothèse en
mettant en relation infection et diamètre moyen des
rameaux.
les rameaux infectés ont en moyenne un diamètre
t significatif à 5 %) Cela est vérifié sur les trois sites et
Un examen des histogrammes de fréquence (non
pré-sentés) indique que les taux d’infection les plus élevés
sont assez systématiquement relevés chez les classes des
plus petits diamètres disponibles : 4 à 6 mm ou 6 à
De la même manière, sur des boutures de 4 ans
d’épi-céa commun, Swedjemark et al [17] montrent une forte
Par ailleurs, une comparaison rapide des résultats
entre les trois sites montre assez clairement une relation
la plus grande sensibilité, est caractérisé par le plus
partielle-ment liées à la vigueur des rameaux inoculés
5 CONCLUSION
À travers le comportement des 40 clones testés sur les
claire-ment que le mélèze d’Europe polonica présente une
arti-ficielle, les observations faites aussi bien dans l’aire
génétique non négligeable de la résistance à la maladie
sont également mis en évidence Par sélection, la
résis-tance pourrait donc être augmentée de façon appréciable.
Cependant, l’importante influence du milieu sur